專利名稱：基于plc控制器與嵌入式運動控制器的玻捻機電控系統的制作方法
技術領域：
基于PLC控制器與嵌入式運動控制器的玻捻機電控系統技術領域[0001]本實用新型涉及一種玻捻機電控系統，具體涉及一種用于玻纖加捻控制的基于 PLC控制器與嵌入式運動控制器為核心的玻搶機電控系統。
背景技術：
[0002]玻搶機是用于將玻纖進行加搶的機械設備，玻搶機電控系統是用于完成玻搶機機械部件的全自動高精度紡紗成形控制。在玻捻機系統中，其核心是實現對紡紗成形工藝控制、紡紗長度控制及捻度的控制，電控系統的設計組成對其性能有其直接影響。[0003]早期的玻捻機電控系統采用繼電器組合來作為控制系統，控制功能簡單，但線路復雜，精度低；目前，市面上的一種國內玻捻機電控系統采用工控機作為核心控制系統，但由于工控機自身空間問題存在發熱過高導致的系統不穩定問題，同時由于采用的是Windows操作系統，為非實時操作系統，具有實時控制精度有限及需防病毒感染等缺點；一種進口玻捻機電控系統采用PLC控制器(可編程式控制器)作為控制系統核心，采用 DeviceNet高速數字總線來實現對錠子變頻器和超喂變頻器的控制，采用DeviceNet接口的數字伺服驅動器來控制升降伺服伺服電機的運動，控制系統成本高，同時DeviceNet存在總線延遲，不能滿足精細紗的控制精度要求；目前，最新一種國外玻捻機電控系統采用自研的控制主板為核心，鋼領板升降伺服伺服電機及超喂、錠子都采用變頻調速控制，該系統控制精度高，但該系統組成全部采用自研產品包括變頻器、控制系統、鋼領升降電機等，具有價格昂貴，用戶后期維護成本高等缺點。實用新型內容[0004]本實用新型要解決的技術問題是提供一種以通用PLC控制器與嵌入式運動控制器作為控制系統核心、能夠減少傳統復雜的繼電器邏輯電路設計、實時性好，控制精度高、 控制系統成本低、維護方便的玻捻機電控系統。[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型的技術方案為，一種基于PLC控制器與嵌入式運動控制器的玻捻機電控系統，包括PLC控制器、嵌入式運動控制器、相對編碼器、絕對編碼器、伺服驅動器、超喂變頻器、復捻變頻器、初捻變頻器；[0006]所述PLC控制器包括計數器模塊、第一通信模塊、DIO模塊、第二通信模塊，所述計數器模塊與相對編碼器線路連接，所述第一通信模塊與嵌入式運動控制器線路連接，所述 DIO模塊分別與所述伺服驅動器、超喂變頻器、復捻變頻器和初捻變頻器線路連接，所述第二通信模塊分別與所述超喂變頻器、復捻變頻器、初捻變頻器線路連接；[0007]所述嵌入式運動控制器通過線路分別與絕對編碼器和伺服驅動器線路連接；[0008]還包括與絕對編碼器通過聯軸節連接的升降伺服電機，所述升降伺服電機與所述伺服驅動器線路連接。[0009]進一步所述相對編碼器通過聯軸節連接有超喂輥；超喂變頻器通過線路連接有超喂電機；復捻變頻器通過線路分別連接有復捻電機和剎車制動單元；初捻變頻器通過線路連接有初捻電機。[0010]進一步所述PLC控制器通過線路與可視化控制終端連接。[0011]本實用新型的有益效果[0012]( I)確保超喂輥實際速度與理論速度的一致性，從而確保紗線捻度，并且可以準確的記錄當前紡紗長度。[0013](2)嵌入式運動控制器通過其內部定時中斷可以精確定時到不低于Ims的定時精度要求，可以滿足鋼領板的實時運動控制需求，實時讀取高精度絕對編碼器來獲取當前鋼領板的位置，實現對鋼領板紡紗成形的精確位置控制。[0014](3)復捻錠子在停車階段由于質量大慣性高，單獨的氣動剎車很難將其剎住，通過加入電氣剎車制動單元，停車剎車階段實現了電氣剎車與氣動剎車相結合的控制模式，確保錠子在停車制動時剎車的可靠性，確保紗線停車尾紗質量。
[0015]圖I為本實用新型基于PLC控制器與嵌入式運動控制器的玻捻機電控系統的示意圖。[0016]圖中I-PLC控制器，2-計數器模塊，3-第一通信模塊，4-DI0模塊，5-第二通信模 ±夾，6-嵌入式運動控制器，7-相對編碼器，8-伺服驅動器，9-超喂變頻器，10-復捻變頻器，11-剎車制動單元，12-第一初捻變頻器，13-第二初捻變頻器，14-絕對編碼器，15-升降伺服電機，16-超喂電機，17-復捻電機，18-左側初捻電機，19-右側初捻電機，20-超喂棍， 21-觸摸屏。
具體實施方式
[0017]以下結合圖I和實施例對本實用新型做進一步描述。[0018]如圖I所示本實用新型一種基于PLC控制器與嵌入式運動控制器的玻捻機電控系統，其特征在于，包括PLC控制器I、相對編碼器7、絕對編碼器14、伺服驅動器8、超喂變頻器9、復捻變頻器10、第一初捻變頻器12、第二初捻變頻器13、嵌入式運動控制器6 ；[0019]所述PLC控制器I包括計數器模塊2、第一通信模塊3、DIO模塊4、第二通信模塊 5 ；[0020]所述計數器模塊2信號輸入端與相對編碼器7的信號輸出端通過屏蔽電纜連接；[0021]所述第一通信模塊3信號輸入端與嵌入式運動控制器6的一個信號輸出端通過 RS485連接；所述第一通信模塊3的信號輸出端與嵌入式運動控制器6的一個信號輸入端通過RS485連接；[0022]所述DIO模塊4的信號輸入端分別與所述伺服驅動器8、超喂變頻器9、復捻變頻器10、第一初捻變頻器12、第二初捻變頻器13的一個信號輸出端通過繼電器控制線路連接，該DIO模塊4的信號輸出端分別與所述伺服驅動器8、超喂變頻器9、復捻變頻器10、第一初捻變頻器12、第二初捻變頻器13的一個信號輸入端通過繼電器控制線路連接；[0023]所述第二通信模塊5的信號輸入端分別與所述超喂變頻器9、復捻變頻器10、第一初捻變頻器12、第二初捻變頻器13的一個信號輸出端通過RS485總線連接；第二通信模塊 5的信號輸出端分別與超喂變頻器9、復捻變頻器10、第一初捻變頻器12、第二初捻變頻器13的另一個信號輸入端通過RS485總線連接；所述超喂變頻器9、復捻變頻器10、第一初捻變頻器12、第二初捻變頻器13的另一個信號輸出端分別與超喂電機16、復捻電機17、左側初捻電機18、右側初捻電機19的電機電纜線路連接。[0024]所述嵌入式運動控制器6 (來自北京天高智機技術開發公司捻線機專用運動控制器TG008)的另一個信號輸出端與伺服驅動器8的另一個信號輸入端通過嵌入式運動控制器6的接口轉接板與伺服驅動器8的控制屏蔽電纜線路連接；嵌入式運動控制器6的另一個信號輸入端與絕對編碼器14的信號輸出端通過嵌入式運動控制器6的接口轉接板線路連接；該絕對編碼器14通過聯軸節與升降伺服電機15連接。[0025]所述PLC控制器I最終通過線路與可視化控制終端連接，該可視化控制終端可以是工業可靠的觸摸屏21 ;它直接通過TAG標簽的模式與PLC控制器I進行數據的交互，用于完成用戶的啟機、停機等操作及完成用戶的工藝參數設置等。[0026]PLC控制器I與嵌入式運動控制器6作為控制核心用于完成玻捻機電控系統的所有電氣回路控制，同時實現對相對編碼器7、絕對編碼器14碼值獲取，超喂變頻器9、復捻變頻器10、第一初捻變頻器12、第二初捻變頻器13狀態值的獲取及頻率控制，伺服驅動器的控制；超喂變頻器9、復捻變頻器10、第一初捻變頻器12、第二初捻變頻器13分別控制對應的超喂電機16、復捻電機17、左側初捻電機18、右側初捻電機19 ;伺服驅動器8用于驅動升降伺服電機15，升降伺服電機15的位置由絕對編碼器14獲取，超喂電機16轉速由相對編碼器7獲取。[0027]具體地，通過RS485總線，PLC控制器I將鋼領板成形工藝參數發送給嵌入式運動控制器6 ;PLC控制器I通過RS485總線接口可以準確的向第一初捻變頻器12、第二初捻變頻器13、復捻變頻器10、超喂變頻器9發出變頻頻率，對分別與其相連的左側初捻電機18、 右側初捻電機19、超喂電機16、復捻電機17、超喂電機16進行變頻調速；PLC控制器I通過 DIO模塊4讀取DI信號獲取第一初捻變頻器12、第二初捻變頻器13、復捻變頻器10及超喂變頻器9的故障報警狀態，通過讀取DI信號可在緊急停車狀態情況下切斷變頻器輸出，確保系統控制的安全可靠性。[0028]PLC控制器I通過計數器模塊2獲取高精度相對編碼器7測量的當前超喂輥20 轉速，一方面通過此實際速度對超喂電機16進行速度閉環控制，確保超喂輥20實際速度與理論速度的一致性，從而確保紗線捻度，另外通過記錄此速度，可以準確的記錄當前紡紗長度。[0029]嵌入式運動控制器6的核心功能是實現對鋼領板的高速精確成形控制。嵌入式運動控制器6的主頻可以根據實際功能需求進行定制，通過其內部定時中斷可以精確定時到不低于Ims的定時精度要求，可以滿足鋼領板的實時運動控制需求。它通過RS485總線獲取PLC控制器I下發的用戶成形工藝參數，通過實時讀取高精度絕對編碼器14來獲取當前鋼領板的位置，實現對鋼領紡紗成形的精確位置控制，同時將鋼領板的位置通過RS485 總線傳遞給PLC控制器I供觸摸屏21實時顯示當前位置。[0030]復捻電機17在停車階段由于紡紗質量大慣性高，單獨的氣動剎車很難將其剎住， 本電控系統在設計時，通過加入與復捻變頻器10線路連接的電氣剎車制動單元11，停車剎車階段實現了電氣剎車與氣動剎車相結合的控制模式，確保錠子在停車制動時剎車的可靠性，確保紗線停車尾紗質量。
權利要求1.一種基于PLC控制器與嵌入式運動控制器的玻搶機電控系統,其特征在于包括PLC控制器、嵌入式運動控制器、相對編碼器、絕對編碼器、伺服驅動器、超喂變頻器、復捻變頻器、初捻變頻器； 所述PLC控制器包括計數器模塊、第一通信模塊、DIO模塊、第二通信模塊，所述計數器模塊與相對編碼器線路連接，所述第一通信模塊與嵌入式運動控制器線路連接，所述DIO模塊分別與所述伺服驅動器、超喂變頻器、復捻變頻器和初捻變頻器線路連接，所述第二通信模塊分別與所述超喂變頻器、復捻變頻器、初捻變頻器線路連接； 所述嵌入式運動控制器通過線路分別與絕對編碼器和伺服驅動器線路連接； 還包括與絕對編碼器通過聯軸節連接的升降伺服電機，所述升降伺服電機與所述伺服驅動器線路連接。
2.按照權利要求I所述的玻捻機電控系統，其特征在于所述相對編碼器通過聯軸節連接有超喂輥；超喂變頻器通過線路連接有超喂電機；復捻變頻器通過線路分別連接有復捻電機和剎車制動單元；初捻變頻器通過線路連接有初捻電機。
3.按照權利要求I所述的玻捻機電控系統，其特征在于所述PLC控制器通過線路與可視化控制終端連接。
專利摘要本實用新型基于PLC控制器與嵌入式運動控制器的玻捻機電控系統，包括PLC控制器、嵌入式運動控制器、相對編碼器、絕對編碼器、伺服驅動器、超喂變頻器、復捻變頻器、初捻變頻器；所述PLC控制器包括計數器模塊、第一通信模塊、DIO模塊、第二通信模塊，計數器模塊與相對編碼器線路連接，第一通信模塊與嵌入式運動控制器線路連接，DIO模塊分別與所述伺服驅動器、超喂變頻器、復捻變頻器和初捻變頻器線路連接，第二通信模塊分別與所述超喂變頻器、復捻變頻器、初捻變頻器線路連接；嵌入式運動控制器通過線路分別與絕對編碼器和伺服驅動器線路連接。本實用新型可以確保玻捻機精度、并可以提高系統運行的可靠性。
文檔編號D01H1/20GK202815503SQ20122032321
公開日2013年3月20日 申請日期2012年7月4日 優先權日2012年7月4日
發明者王移川, 梁軍, 章懷恩, 辛東生, 張亞飛 申請人:北京天高智機技術開發公司, 中國運載火箭技術研究院